[发明专利]一种硅橡胶基非线性电缆附件材料及其制备方法

说明书

本发明属于直流电缆附件材料领域，具体涉及一种硅橡胶基非线性电缆附件材料及其制备方法。本发明首先通过溶胶凝胶法，经高温煅烧晶化、球磨后制得一定粒径尺寸的钛酸铜钙颗粒，再将钛酸铜钙颗粒通过原位聚合分散在双组分液体硅橡胶中，再经热压硫化成型制得硅橡胶基非线性电缆附件材料。本发明制备的电缆附件材料具有优异的电导非线性和较为稳定的直流击穿电场强度，能有效改善不同材料之间的电导梯度，增大载流子的运输能力，消弱空间电荷在界面处的累积效应，从而实现消除局部电场畸变，均化电缆附件内电场分布，增强附件绝缘性能，减少故障发生几率，延长电缆附件的使用寿命。本发明制备方法工艺及所需设备简单，成本低廉，容易实施。

技术领域

本发明属于直流电缆附件材料领域，具体涉及一种硅橡胶基非线性电缆附件材料及其制备方法。

背景技术

近年来，由于城市化、现代化进程不断加快、城市人口不断增加，用电需求也与日俱增，而传统的架空输电线路已不能满足现代城市规划的进程。直流电缆因输电功率大，线路损耗小而被广泛采用。然而在直流电缆线路中，70％的故障都发生在电缆附件内。电缆附件中的应力锥根部由半导体应力锥材料、增强绝缘材料和电缆主绝缘材料共同构成。由于这三种材料的电导率差异较大，易于形成电导梯度，并诱导发生局部电场畸变，此外，在三种材料的界面处会形成空间电荷，加剧电场畸变程度。这种电场畸变会降低附件材料的绝缘性能，增加故障发生几率，加速电缆附件绝缘材料的老化，影响电缆附件的使用寿命。

硅橡胶是一种具有稳定化学结构的高聚物，因具有良好的电绝缘性、抗老化性、温度特性和机械性能而被广泛的应用于直流电缆附件。在硅橡胶中添加电导率具有场强依赖性的无机填充相可以制得非线性绝缘材料，其突出优点是在不均匀直流电场下能自行均化电场分布，因此又被称为智能绝缘材料。

目前，在制备非线性电缆附件材料时，往往在提高了电缆附件材料电导非线性性能的同时降低了电缆附件材料击穿强度，影响了电缆附件材料的整体性能。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种非线性硅橡胶基电缆附件材料及其制备方法。

一种硅橡胶基非线性电缆附件材料的制备方法步骤如下：

一、按一定摩尔比分别称取三水硝酸铜和四水硝酸钙以及量取钛酸正四丁酯；再根据钛酸正四丁酯的体积按一定体积比分别量取乙二醇甲醚和稀硝酸；将乙二醇甲醚、稀硝酸依次倒入烧杯并搅拌均匀，将三水硝酸铜加入上述混合溶液并使其完全溶解，再向混合溶液中加入四水硝酸钙，使四水硝酸钙完全溶解得到澄清的混合溶液；将所述澄清的混合溶液冷却至室温并向其中加入钛酸正四丁酯，持续搅拌使钛酸正四丁酯均匀分散于混合溶液中，制得钛酸铜钙溶胶液，将所述钛酸铜钙溶胶液避光静置；

二、将步骤一经避光静置的钛酸铜钙溶胶液放置于恒温烘箱内进行热处理，制得非晶态钛酸铜钙凝胶；将所述非晶态钛酸铜钙凝胶放入马弗炉中煅烧，制得晶化的钛酸铜钙；将所述晶化的钛酸铜钙放入球磨仪，并向球磨仪中加入酒精和球磨珠对所述晶化的钛酸铜钙进行湿磨，将湿磨一定时间所得的混合液体放入恒温烘箱进行热处理，制得晶化的钛酸铜钙颗粒；

三、分别量取同等体积的A、B双组份液体硅橡胶倒入不同烧杯中，准确称取两份同等质量的步骤二所制晶化的钛酸铜钙颗粒并分别加入到A、B双组份液体硅橡胶中，室温下分别持续搅拌使钛酸铜钙颗粒均匀分散于液体硅橡胶中，再将A、B双组份液体硅橡胶混合在一起并继续搅拌一定时间，制得钛酸铜钙颗粒的体积比含量为1-10vol.％的混合均匀的液体掺杂硅橡胶；

四、将步骤三所制液体掺杂硅橡胶置于真空条件下室温搅拌一定时间，再将其倒入模具中并放置在真空烘箱内于室温下进行抽真空处理；